分析电子元器件的散热能力

分析电子元器件的散热能力
分析电子元器件的散热能力

电子技术在飞速发展的同时,也对高效热管理提出了更高的要求。适当且有效的热管理允许电子元件将热量散发到周围环境,而不会超过最大允许温度。环境温度、电路板布局等会影响电子元件的散热。电子元件的几何形状在散热方面也起着很重要的作用。英锐恩单片机开发工程师介绍,无论几何形状如何,电子元件的散热都与传导、对流和辐射等热传递机制密切相关。

但电子元件的散热能力因每种传热机制而异,并且在大多数情况下,散热是由元件的排列组合引起的。在所有的散热方法中,主要达到的目的是散热快于产生的热量。当电子元件的发热率大于散热率时,器件或元件因自热而损坏的可能性会更大。有效的热管理技术可以提高电子元件的散热能力,从而防止过热和损坏。在下文中,我们将讨论一些无源电子元件的散热能力。

电子元器件的散热能力

当电子元件工作时,能量多数会以热能的形式浪费掉。这种热能会增加组件的温度,产生的高温会损坏设备。及时排除产生的热量对于电子元件的寿命和可靠性是必要的。电子元件的散热能力是指其中的热传递过程。当电子元件比周围环境温度高时,就会发生散热。热量从较高的温度流向较低的温度。所以,保持低温环境对于电子元件的散热非常重要。

我们知道,温差是决定电子元件散热能力的重要参数。随着温度的不同,传热方式也会发生变化。它可以是传导、对流、辐射或它们的组合。电子元件中的散热率也因这些过程中的每一个而不同。通过传导散发的热量将不同于自然对流的热量。当自然对流转变为强制对流时,散热率增加。此外,影响散热的其他一些因素是设计或几何形状、环境特性、工作电流等。下面,我们以电感器和电容器的散热作分析。

1、电感器的散热

开关电源的普及在电子系统中引入了许多电感器,也称为电抗器或扼流圈。高功率密度的趋势已经减小了电路的整体尺寸,但随着尺寸的减小,电感器的散热变得非常重要。电感器的散热能力与其表面积直接相关。表面积越大,在短时间内散发的热量就越大。由于电感器由铁芯和绕组组成,因此铁芯和绕组的安装方法和定位对散热起着重要作用。例如,与E型电感器相比,环形电感器的绕组散热更容易。在E型电感中,磁芯的散热能力高于环形电感。对此,我们可以实施各种散热方式,例如自然风冷、液体冷却、强制风冷和相变冷却,以提高电感器的散热能力。

2、电容器的散热

电容器也是常见的无源元件。电容器阻抗由电阻和电抗组成。当电容器承受大量纹波电压或电流时,电能会以热量的形式在电容器的电阻元件中消散。产生的热量会增加电容器的温度并导致发热。电容器的温升取决于内部发热率和对外部环境的散热率。

电容器的散热能力取决于电容器表面的热特性以及将电容器与其周围环境隔开的电容器介质的导热性。引线、接线片和端子的耐热能力也会影响电容器的散热能力。需要注意的是,电容器的散热应使电容器温度不会超过数据手册中给出的最大额定值。

如果散热的设计满足最大允许温升,则可以防止电容器性能劣化。电容器的散热和纹波电流额定值是相关的。电容器的散热能力限制了纹波电流额定值,因为在某些工作条件下温升会超过额定值。通过使用热管理,可以提高电容器的散热能力,从而增加纹波电流额定值。

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